一、串口协议和RS-232标准

串口通信指串口按位(bit)发送和接收字节。尽管比按字节(byte)的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。
在串口通讯的协议中，规定了数据包的内容，它由启始位、数据位、校验位以及停止位组成，通讯双方的数据包格式要约定一致才能正常收发数据。

RS-232(ANSI/EIA-232标准)是IBM-PC及其兼容机上的串行连接标准。可用于许多用途，比如连接鼠标、打印机或者Modem，同时也可以接工业仪器仪表。用于驱动和连线的改进，实际应用中RS-232的传输长度或者速度常常超过标准的值。RS-232只限于PC串口和设备间点对点的通信。RS-232串口通信最远距离是50英尺。

DB-9针连接头

9针串口连接口顺序图
9针串口连接口顺序图

从计算机连出的线的截面。

RS-232针脚的功能:

数据:

TXD(pin 3):串口数据输出(Transmit Data)

RXD(pin 2):串口数据输入(Receive Data)

握手:

RTS(pin 7):发送数据请求(Request to Send)

CTS(pin 8):清除发送(Clear to Send)

DSR(pin 6):数据发送就绪(Data Send Ready)

DCD(pin 1):数据载波检测(Data Carrier Detect)

DTR(pin 4):数据终端就绪(Data Terminal Ready)

地线:

GND(pin 5):地线

其他

RI(pin 9):铃声指示
RS232串行接口的电气特性

数据线Txd和Rxd上逻辑电平的下定义：

●逻辑1：-3V~-15V
　　●逻辑0：+3V~+15V

在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上：

●信号有效（ON）：+3V~+15V
　　●信号无效（OFF）：-3V~-15V

由于RS232的电平定义与大部分单片机系统（各种外设都基于一个单片机系统构建）使用的TTL电平标准不相符，所以以一般单片机系统与RS232之间的连接通常都加了一个这两种电平之间的转换芯片，如常用的MAX232就属于此类电平转换芯片。

（一）、TTL电平标准

输出 L： 《0.8V ； H：》2.4V。

输入 L： 《1.2V ； H：》2.0V

TTL器件输出低电平要小于0.8V，高电平要大于2.4V。输入，低于1.2V就认为是0，高于2.0就认为是1。于是TTL电平的输入低电平的噪声容限就只有（0.8-0）/2=0.4V，高电平的噪声容限为（5-2.4）/2=1.3V。

（二）、RS232标准

逻辑1的电平为-3～-15V，逻辑0的电平为+3～+15V，注意电平的定义反相了一次。

二、搭建STM32开发环境

1.安装jdk

jdk官网下载
　

2.安装STM32CubeMX

https://www.st.com/en/development-tools/stm32cubemx.html　

安装过程
①以管理员身份运行并安装 SetupSTM32CubeMX-4.27.0.exe ，进入下面这个界面后，点击Next

②点击"I accept the terms of this license agreement"，接着选择Next

两个都勾选，NEXT

③选择安装位置，默认位置是安装在C盘中（注意：安装位置不要出现中文）

④点击确定
⑤选择Next

⑥安装完成后，选择Next

⑦点击Done就完成安装

安装固件库
打开cubeMX，在help下选择manage，如果出现错误需要等待几分钟，再次点击即可。


下面第一个按钮是从本地安装（已经在本地下载了对应的固件库），Install now是通过网络下载。

安装成功。

三、实现LED的点亮

3.1分析相应的原理图

LED1为例，要实现该灯被点亮，需要将PC0输入低电平，从而，电路接通。

3.2使用CubeMX生成相关代码

1、选择New Project，然后选择芯片类型


2、点击System Core，配置系统调试接口sys，选择Serial Wire

3、将system clock mux从HSI设为PLLOCK

4、接下来设置时钟RCC，在High Speed Clock选择Crystal/Ceramic Resonator

5、右边选择要使用到的引脚，本文主要选择PA12,PB1,和PC14,并点击GPIO_Output

6、将GPIO output level选择high

7、接下来建立项目project manager，输入项目名称和项目地址，在Toolchain/IDE选择MDK-ARM

注意路径选择全英文
8、进入code generate界面，选择生成初始化.c/.h文件，后面点击右上角generate code

9、可直接打开生成的project文件

在while循环中加入亮灯熄灯代码，可直接调用亮灯熄灯函数，在stm32cubeMX已生成，延时函数也自动生成，500刚好对应0.5s延迟，1000则为1s

        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_12,GPIO_PIN_SET);//PA12熄灯HAL_Delay(500);//延时0.5sHAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_12,GPIO_PIN_RESET);//PA12亮灯HAL_Delay(500);//延时0.5s		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_SET);//PB1熄灯HAL_Delay(500);//延时0.5sHAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_RESET);//PB1亮灯HAL_Delay(500);//延时0.5sHAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_14,GPIO_PIN_SET);//PC14熄灯HAL_Delay(500);//延时0.5sHAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_14,GPIO_PIN_RESET);//PC14亮灯HAL_Delay(500);//延时0.5s
`

成功编译。
参考

3.3实验结果

四、STM32的USART串口通讯程序

完成一个STM32的USART串口通讯程序（查询方式即可，暂不要求采用中断方式），要求：
1）设置波特率为115200，1位停止位，无校验位；
2）STM32系统给上位机（win10）连续发送“hello windows！”。win10采用“串口助手”工具接收。

1、创建一个新的工程

2、添加代码
asm.s

;RCC寄存器地址映像             RCC_BASE            EQU    0x40021000 RCC_CR              EQU    (RCC_BASE + 0x00) RCC_CFGR            EQU    (RCC_BASE + 0x04) RCC_CIR             EQU    (RCC_BASE + 0x08) RCC_APB2RSTR        EQU    (RCC_BASE + 0x0C) RCC_APB1RSTR        EQU    (RCC_BASE + 0x10) RCC_AHBENR          EQU    (RCC_BASE + 0x14) RCC_APB2ENR         EQU    (RCC_BASE + 0x18) RCC_APB1ENR         EQU    (RCC_BASE + 0x1C) RCC_BDCR            EQU    (RCC_BASE + 0x20) RCC_CSR             EQU    (RCC_BASE + 0x24) ;AFIO寄存器地址映像            AFIO_BASE           EQU    0x40010000 AFIO_EVCR           EQU    (AFIO_BASE + 0x00) AFIO_MAPR           EQU    (AFIO_BASE + 0x04) AFIO_EXTICR1        EQU    (AFIO_BASE + 0x08) AFIO_EXTICR2        EQU    (AFIO_BASE + 0x0C) AFIO_EXTICR3        EQU    (AFIO_BASE + 0x10) AFIO_EXTICR4        EQU    (AFIO_BASE + 0x14) ;GPIOA寄存器地址映像              GPIOA_BASE          EQU    0x40010800 GPIOA_CRL           EQU    (GPIOA_BASE + 0x00) GPIOA_CRH           EQU    (GPIOA_BASE + 0x04) GPIOA_IDR           EQU    (GPIOA_BASE + 0x08) GPIOA_ODR           EQU    (GPIOA_BASE + 0x0C) GPIOA_BSRR          EQU    (GPIOA_BASE + 0x10) GPIOA_BRR           EQU    (GPIOA_BASE + 0x14) GPIOA_LCKR          EQU    (GPIOA_BASE + 0x18) ;GPIO C口控制                   GPIOC_BASE          EQU    0x40011000 GPIOC_CRL           EQU    (GPIOC_BASE + 0x00) GPIOC_CRH           EQU    (GPIOC_BASE + 0x04) GPIOC_IDR           EQU    (GPIOC_BASE + 0x08) GPIOC_ODR           EQU    (GPIOC_BASE + 0x0C) GPIOC_BSRR          EQU    (GPIOC_BASE + 0x10) GPIOC_BRR           EQU    (GPIOC_BASE + 0x14) GPIOC_LCKR          EQU    (GPIOC_BASE + 0x18) ;串口1控制                       USART1_BASE         EQU    0x40013800 USART1_SR           EQU    (USART1_BASE + 0x00) USART1_DR           EQU    (USART1_BASE + 0x04) USART1_BRR          EQU    (USART1_BASE + 0x08) USART1_CR1          EQU    (USART1_BASE + 0x0c) USART1_CR2          EQU    (USART1_BASE + 0x10) USART1_CR3          EQU    (USART1_BASE + 0x14) USART1_GTPR         EQU    (USART1_BASE + 0x18) ;NVIC寄存器地址                NVIC_BASE           EQU    0xE000E000 NVIC_SETEN          EQU    (NVIC_BASE + 0x0010)     ;SETENA寄存器阵列的起始地址 NVIC_IRQPRI         EQU    (NVIC_BASE + 0x0400)     ;中断优先级寄存器阵列的起始地址 NVIC_VECTTBL        EQU    (NVIC_BASE + 0x0D08)     ;向量表偏移寄存器的地址     NVIC_AIRCR          EQU    (NVIC_BASE + 0x0D0C)     ;应用程序中断及复位控制寄存器的地址                                                SETENA0             EQU    0xE000E100 SETENA1             EQU    0xE000E104 ;SysTick寄存器地址            SysTick_BASE        EQU    0xE000E010 SYSTICKCSR          EQU    (SysTick_BASE + 0x00) SYSTICKRVR          EQU    (SysTick_BASE + 0x04) ;FLASH缓冲寄存器地址映像     FLASH_ACR           EQU    0x40022000 ;SCB_BASE           EQU    (SCS_BASE + 0x0D00) MSP_TOP             EQU    0x20005000               ;主堆栈起始值                PSP_TOP             EQU    0x20004E00               ;进程堆栈起始值             BitAlias_BASE       EQU    0x22000000               ;位带别名区起始地址         Flag1               EQU    0x20000200 b_flas              EQU    (BitAlias_BASE + (0x200*32) + (0*4))               ;位地址 b_05s               EQU    (BitAlias_BASE + (0x200*32) + (1*4))               ;位地址 DlyI                EQU    0x20000204 DlyJ                EQU    0x20000208 DlyK                EQU    0x2000020C SysTim              EQU    0x20000210 ;常数定义 Bit0                EQU    0x00000001 Bit1                EQU    0x00000002 Bit2                EQU    0x00000004 Bit3                EQU    0x00000008 Bit4                EQU    0x00000010 Bit5                EQU    0x00000020 Bit6                EQU    0x00000040 Bit7                EQU    0x00000080 Bit8                EQU    0x00000100 Bit9                EQU    0x00000200 Bit10               EQU    0x00000400 Bit11               EQU    0x00000800 Bit12               EQU    0x00001000 Bit13               EQU    0x00002000 Bit14               EQU    0x00004000 Bit15               EQU    0x00008000 Bit16               EQU    0x00010000 Bit17               EQU    0x00020000 Bit18               EQU    0x00040000 Bit19               EQU    0x00080000 Bit20               EQU    0x00100000 Bit21               EQU    0x00200000 Bit22               EQU    0x00400000 Bit23               EQU    0x00800000 Bit24               EQU    0x01000000 Bit25               EQU    0x02000000 Bit26               EQU    0x04000000 Bit27               EQU    0x08000000 Bit28               EQU    0x10000000 Bit29               EQU    0x20000000 Bit30               EQU    0x40000000 Bit31               EQU    0x80000000 ;向量表 AREA RESET, DATA, READONLY DCD    MSP_TOP            ;初始化主堆栈 DCD    Start              ;复位向量 DCD    NMI_Handler        ;NMI Handler DCD    HardFault_Handler  ;Hard Fault Handler DCD    0                   DCD    0 DCD    0 DCD    0 DCD    0 DCD    0 DCD    0 DCD    0 DCD    0 DCD    0 DCD    0 DCD    SysTick_Handler    ;SysTick Handler SPACE  20                 ;预留空间20字节 ;代码段 AREA |.text|, CODE, READONLY ;主程序开始 ENTRY                            ;指示程序从这里开始执行 Start ;时钟系统设置 ldr    r0, =RCC_CR ldr    r1, [r0] orr    r1, #Bit16 str    r1, [r0] ;开启外部晶振使能  ;启动外部8M晶振 ClkOk           ldr    r1, [r0] ands   r1, #Bit17 beq    ClkOk ;等待外部晶振就绪 ldr    r1,[r0] orr    r1,#Bit17 str    r1,[r0] ;FLASH缓冲器 ldr    r0, =FLASH_ACR mov    r1, #0x00000032 str    r1, [r0] ;设置PLL锁相环倍率为7,HSE输入不分频 ldr    r0, =RCC_CFGR ldr    r1, [r0] orr    r1, #(Bit18 :OR: Bit19 :OR: Bit20 :OR: Bit16 :OR: Bit14) orr    r1, #Bit10 str    r1, [r0] ;启动PLL锁相环 ldr    r0, =RCC_CR ldr    r1, [r0] orr    r1, #Bit24 str    r1, [r0] PllOk ldr    r1, [r0] ands   r1, #Bit25 beq    PllOk ;选择PLL时钟作为系统时钟 ldr    r0, =RCC_CFGR ldr    r1, [r0] orr    r1, #(Bit18 :OR: Bit19 :OR: Bit20 :OR: Bit16 :OR: Bit14) orr    r1, #Bit10 orr    r1, #Bit1 str    r1, [r0] ;其它RCC相关设置 ldr    r0, =RCC_APB2ENR mov    r1, #(Bit14 :OR: Bit4 :OR: Bit2) str    r1, [r0]      ;PA9串口0发射脚 ldr    r0, =GPIOA_CRH ldr    r1, [r0] orr    r1, #(Bit4 :OR: Bit5)          ;PA.9输出模式,最大速度50MHz  orr    r1, #Bit7 and    r1, #~Bit6 ;10：复用功能推挽输出模式 str    r1, [r0]    ldr    r0, =USART1_BRR   mov    r1, #0x271 str    r1, [r0] ;配置波特率-> 115200 ldr    r0, =USART1_CR1   mov    r1, #0x200c str    r1, [r0] ;USART模块总使能 发送与接收使能 ;71 02 00 00   2c 20 00 00 ;AFIO 参数设置             ;Systick 参数设置 ldr    r0, =SYSTICKRVR           ;Systick装初值 mov    r1, #9000 str    r1, [r0] ldr    r0, =SYSTICKCSR           ;设定,启动Systick mov    r1, #0x03 str    r1, [r0] ;切换成用户级线程序模式 ldr    r0, =PSP_TOP                   ;初始化线程堆栈 msr    psp, r0 mov    r0, #3 msr    control, r0 ;初始化SRAM寄存器 mov    r1, #0 ldr    r0, =Flag1 str    r1, [r0] ldr    r0, =DlyI str    r1, [r0] ldr    r0, =DlyJ str    r1, [r0] ldr    r0, =DlyK str    r1, [r0] ldr    r0, =SysTim str    r1, [r0] ;主循环            main            ldr    r0, =Flag1 ldr    r1, [r0] tst    r1, #Bit1                 ;SysTick产生0.5s,置位bit 1 beq    main                  ;0.5s标志还没有置位       ;0.5s标志已经置位 ldr    r0, =b_05s                ;位带操作清零0.5s标志 mov    r1, #0 str    r1, [r0] mov    r0, #'H' bl     send_a_charmov    r0, #'e' bl     send_a_charmov    r0, #'l' bl     send_a_charmov    r0, #'l' bl     send_a_charmov    r0, #'o' bl     send_a_charmov    r0, #' ' bl     send_a_charmov    r0, #'W' bl     send_a_charmov    r0, #'o' bl     send_a_charmov    r0, #'r' bl     send_a_charmov    r0, #'l' bl     send_a_charmov    r0, #'d' bl     send_a_charmov    r0, #'\n' bl     send_a_charb      main;子程序 串口1发送一个字符 send_a_char push   {r0 - r3} ldr    r2, =USART1_DR   str    r0, [r2] b1 ldr    r2, =USART1_SR  ldr    r2, [r2] tst    r2, #0x40 beq    b1 ;发送完成(Transmission complete)等待 pop    {r0 - r3} bx     lr ;异常程序 NMI_Handler bx     lr HardFault_Handler bx     lr SysTick_Handler ldr    r0, =SysTim ldr    r1, [r0] add    r1, #1 str    r1, [r0] cmp    r1, #500 bcc    TickExit mov    r1, #0 str    r1, [r0] ldr    r0, =b_05s  ;大于等于500次 清零时钟滴答计数器 设置0.5s标志位 ;位带操作置1 mov    r1, #1 str    r1, [r0] TickExit    bx     lr ALIGN            ;通过用零或空指令NOP填充,来使当前位置与一个指定的边界对齐 END

生成hex文件
3、烧录与接收
此时是在boot0为1情况下烧录。开串口调试助手，首先打开刚刚生成的hex文件，再点击发送文件，波特率默认是115200，1位停止位，无校验位。接着将boot0置0，点击reset即可接收到hello world.

五、通过keil观察波形

1. 环境设置
   
   设置调试的参数，该程序是在无硬件条件下进行的仿真注意Dialog和Parameter
   
   进入调试模式，并打开逻辑分析功能，选择setup，创建引脚
   设置引脚名称和展示数据类型为bit
   可以看出三个引脚在周期为0.5s交替出现，从而实现流水灯的闪烁
   可以看出烧录的hello world程序的周期为0.5s，每相隔0.5s电平就会变化，从而周期性的输出
   

六、总结

本次实验学习了STMCubeMX的使用，这些工具极大地简化了操作过程和减少了错误的产生，使用Keil的软件仿真逻辑分析仪功能观察管脚的时序波形，更方便动态跟踪调试和定位代码故障点。 也可以反映的时序状态正确与否，高低电平转换周期（LED闪烁周期）实际为多少。更好的利用这些工具和方法可以让我们的实验效率更高。

参考：
搭建STM32开发环境——STM32CubeMX，Keil5
基于 MDK 创建 STM32 汇编程序：串口输出 Hello world
https://blog.csdn.net/qq_60678931/article/details/120842390?spm=1001.2014.3001.5501